（环境科学专业论文）澳门半岛不同城市下垫面降雨径流污染特征研究.pdf

三、商住混合区降雨径流特征识别： ( 1 ) c o d c r 、t n 、f e 和t p 平均浓度分别超出国家地表水v 类标准3 倍及 其以上。p b 及c u 浓度含量非常低； ( 2 ) 降雨产生的地表径流中的浊度、c o d c ，、r o c 、t p 及t n 的浓度大于 小雨； ( 3 ) t s s 、t p 和c o d c 。的e m c 值大于美国监测值，与其上游为绿地公园， 存在化肥施用和水土流失等因素有关； ( 4 ) 浊度与c o d c ，有良好的相关性，反映c o d c ，以泥沙结合态形式存在。 ( 5 ) 干期、降雨强度及车流量是影响商住混合区降雨径流水质参数浓度的 重要因素。 ( 6 ) 径流量变幅较大的降雨场次，易导致初始冲刷现象的发生。 四、公园绿地小流域降雨径流特征识别： ( 1 ) 水质参数c o d c ，、t n 、f e 和t p 平均浓度超出国家地表水v 类标准； ( 2 ) 浊度与c o d c ，、t p 及f e 有良好的相关性，反映这些水质参数以泥沙 结合态形式存在； ( 3 ) 随着降雨强度的增强及干期时间的累积，绿地径流污染物( 除z n 外) 的浓度增大。 五、通过不同城市下垫面降雨径流污染特征识别，得到一控制措旌的启示： ( 1 ) 酸雨及铁皮屋而材料致使铁皮屋面径流中的z n 淋失量很大，控制铁皮 屋面的使用或更换生锈的铁皮屋面将有助减少屋面径流中z n 的浓度。 ( 2 ) 路面径流的t o c 、c o d c r 和重金属，商住混合区降雨径流中c o d c r ， 以及公园绿地降雨径流中c o d c ，、r i p 及f e 都是以泥沙结合态形式存在为主，贮 水池等工程措施可有效减少不同下垫面降雨径流中相应水质参数的浓度，可减轻 对受纳水体的影响。 关键词：城市降雨径流；e m c ；初始冲刷现象：澳门 l i s t u d yo nc h a r a c t e r j z a t i o no fu r b a ns t o r m - w a t e r r u n o f fw i t hd i f f e r e n tu r b a ns u r f a c et y p e si nm a c a u m a j o r ：e n v i r o n m e n t a ls c i e n c e n a m e ：l im e i x i a n g s u p e r v i s o r ：p o r f w e ny a n m a o a b s t r a c t u r b a ns t o r m - w a t e rf n n o f fi sr e f e r r e da sn o n p o i n ts o u r c ep o l l u t i o n r e s e a r c h e r s h a v ef o u n dt h a tt h el o a da n dc o n c e n t r a t i o no fs u s p e n d e ds o l i d ，n u t r i e n t s ，h e a v ym e t a l s a n do r g a n i cp o l l u t a n t sd i s c h a r g ef r o mu r b a ns t o r m w a t e rr 1 1 n o f fa r eh i g h e rt h a nt h a ti n u n t r e a t e dp o l l u t e da n dm r a la r e a s t h e s ec o n t a m i n a n t sm a y1 c a dt od e t e r i o r a t i o no f w a t e rq u a l i t ya n dd e g r a d a t i o no fs t r e a mh a b i t a t sj nu r b a na r e a s b u tt i l ln o w t h e r ea r e f e w r e p o r t sa b o u tt h ec h a r a c t e r i z a t i o o fu r b a ns t o r m w a t e rm n o f f i nm a c a u t h eo b j e c t i v eo ft h i ss t u d yw a st oi n v e s t i g a t et h ec h a r a c t e r i s t i co fs t o r m - w a t e r r u n o f ff r o md i f f e r e n tu r b a ns u r f a c et y p e si nm a c a u 。b a s e do nt h ea n a l y s i so ft h em a j o r p o l l u t a n t s f r o ms t o r m w a t e r f u n o i f , h y d r o g r a p h sa n dp o l l u t o g r a p h sa n a l y s i s ， c o r r e l a t i o na n a l y s i sb e t w e e nw a t e rq u a l i t yp a r a m e t e r s ，a n df i r s tf l u s hp h e n o m e n o n a n a l y s i s t h em a j o rc o n c l u s i o n sa r ea sf o l l o w s ： f i r s t l y , c h a r a c t e i i z a t i o no fr o o fr u n o f fw a sp r i m a r i l yi d e n t i f i e d t h ea v e r a g ez i n c c o n c e n t r a t i o ni nt h er o o fm n o f ff r o mt h eg a i v a n i z e d i r o nr o o fw a sa b o u t3t i m e so f t h ec l a s svw a t e rq u a l i t ys t a n d a r d o nt h eo t h e rh a n d ，b a s e do nt h ew a t e rq u a l i t y a n a l y s i sf r o mr o o fr u n o f fi u3r a i n f a ne v e n t s ，t u r b i d i t y , t o c ，c o d c 。z n ，p b c o n c e n t r a t i o na r ei nt h ef o l l o w i n go r d e r ：g a l v a n i z e d i r o nr o o f ( r u s t e dg r e a t l y ) g a l v a n i z e d i r o nr o o f ( r u s t e ds l i 血t l y ) g a l v a n i z e d i r o n r o o fm e wi n s t a l l e d ) c o n c r e t er o o f s e c o n d l y , c h a r a c t e r i z a t i o no fu r b a nr o a d w a yr u n o f fw a sj d e n t i f i e d t h em e a na n d e m co ff e ，c o d c r t nc o n c e n t r a t i o n si nt h er o a d w a yr u n o f fe x c e e dt h ec l a s sv w a t e rq u a l i t ys t a n d a r dc h i n au s e a pd e v e l o p e d t h em e a nv a l u eo fc o d c ，t pa n d t nr e l a t e sg r e a t l yt ot h el e n g t ho fd r yw e a t h e rp e r i o de s p e c i a l l yi nt h ee n do fs e a s o n s oj st h ee m co fc ua n dc o d nt h e r ei sas t r o n gr e l a t i o n s h i pb e t w e e n t u r b i d i t ya n d t o c ，c o d c , ，h e a v ym e t a l s ，w h i c hj n d i c a t e sf h a ts u c hw a t e rq u a l i t yp a r a m e t e r se x i t m a i n l yi ns e d i m e n t a t t a c h e df o r m t h r o u g hh y d r o g r a p h sa n dp o l l u t o g r a p ha n a l y s i s ， r a i n f a l l ，t r a f f i ca n ds t r e e t s w e e p i n gc o n d i t i o n ss i g n i f i c a n t l ya f f e c it h ep o l l u t a n t s p r o f i l eb e t w e e nr a i n f a l le v e n t s t h i r d l y , c h a r a c t e r i z a t i o no fs t o r m w a t e rr u n o f ff r o mt h er e s i d e n t i a l c o m m e r c i a l c a t c h m e n tw a sj d e n t i f i e d t h ea v e r a g ec o d c r t n ，f ea n dt pc o n c e n t r a t i o n si ut h e r e s i d e n t i a l c o m m e r c i a lc a t c h m e n tb e y o n dt h ec l a s svw a t e rq u a l i t ys t a n d a r dw i t ha f a c t o ro f3 w h e r e a sp ba n dc uc o n c e n t r a t i o ns h o wav e r yl o wl e v e l t h e c o n c e n t r a t i o no ft u r b i d i t y , 1 n ，t p c o d c ，a n dt o ci nt h es t o r m w a t e rr u n o f f d e p e n d sg r e a t l yo nr a i n f a l lj n t e n s i t y d u et ot h es o i ll o s s e sj nt h eu p s t r e a mo fs u c h c a t c h m e n t ，t h ee m co ft s s ，t pa n dc o d c ，i nt h es t o r m w a t e rr u u o f fi sh i g h e rt h a n t h a to fu s e a pt h e r ei sas t r o n gr e l a t i o n s h i pb e t w e e nt u r b i d i t yw i t hc o d c 。w h i c h s u g g e s t st h a tc o d c ri sm a i n l yi nf o r mo fs e d i m e n ta t t a c h e d t h r o u 【g hh y d r o , g r a p h s a n dp o l l u t o g r a p ha n a l y s i s r a i n f a l la n dt r a f f i cc o n d i t i o n ss i g n i f i c a n t l ya f f e c tt h e 1 i i p o l l u t a n t sp r o f i l eb e t w e e nr a i n f a 儿e v e n t s f i o wc h a n g ec o n d i t i o nd u r i n gr a i n f a l l e v e n t sm a k e sab i gd i f f e r e n c ei nf i r s tf l u s hp h e n o m e n o n f o u r t h l y , c h a r a c t e r i z a t i o no fs t o r m w a t e rr u n o f ff r o mt h ep a r ku r b a nc a t c h m e n t w a si d e n t i f i e d t h ea v e r a g ec o d c r ，t n ，f e ，t pc o n c e n t r a t i o n si nt h es t o r m w a t e r m n o f fe x c e e dt h ec l a s svw a t e rq u a l i t ys t a n d a r d t h e r ei sas t r o n gr e l a t i o n s h i p b e t w e e nt u r b i d i t ya n dc o d c r t p ，f e ，w h i c hi n d i c a t e st h a tt h e s ew a t e rq u a l i t ye x i t s m a i n l yi ns e d i m e n t a t t a c h e df o r i l l w i t ht h er a i n f a l li n t e n s i t yi n c r e a s i n ga n dt h el e n g t h o fd r yw e a t h e rp e r i o da c c u m u l a t i n g ，t h ec o n c e n t r a t i o no fw a t e rq u a l i t yp a r a m e t e r s ( e x c e p tz n ) b e c o m e sb i g g e r f i n a l l y , a f t e ri d e n t i f y i n gt h ec h a r a c t e r i z a t i o no fu r b a nr u n o f f r u n o f fw i t h d 饷e r e n tu r b a ns u f f a c et y p ei nm a c a u s o m em a k e m e a s u r e se s p e c i a l l ys t r u c t u r a lb e s t m a n a g e m e n tp r a c t i c e s ( b m p ) s u c ha sad e t e n t i o np o n dc a nb ed e s i g n e dt oe l i m i n a t e t h em a j o rw a t e rq u a l i t yp a r a m e t e r si nt h ei z l n o f ff r o md i f f e r e n tu r b a ns u r f a c et y p e k e y w o r d s ：u r b a ns t o r m - w a t e rr u n o f f , e m c ，f i r s tf l u s h ，m a c a u 奎接垂 邀 = ! 圭量丕园缝壹王垫亘隧盟丝盈盈基挂堑碰宜 第一章绪论 1 1 相关概念 1 1 1 点源、非点源和水环境污染 水环境污染是目前全球性环境问题之一。根据污染源排放的形式，水环境污 染源可分为点源和非点源两类。点源污染主要包括城市生活污水和工业生产废 水，通常具有统一的排污口，排污点位固定，污染物排放量可直接测定。非点源 污染是相对于点源污染而言，是指溶解的和固体的污染物从非特定的地点，在降 水( 或融雪) 冲刷作用下，通过径流过程而汇入受纳水体( 包括河流、湖泊、水 库和海湾等) 并引起水体的富营养化或其它形式的污染。 非点源污染从来源上可分为农业和城市非点源污染两大类。农业非点源是指 与农业活动相关的农田中的化肥、家禽粪便、生活污水、农田水土流失等造成的 水体污染。城市非点源污染主要来源于降水( 或融雪) 的径流污染，当雨水( 或 融雪) 发生径流时，就会溶入大量的城市污染物，如沉积物、生活垃圾、重金属、 汽车漏油、建筑工地的废土等，如果这些径流物未经处理而直接排入河流、湖泊， 就会造成水生系统的富营养化或其它形式的污染。 过去人们一直认为工业点源污染是造成城市水环境污染的主要原因，因此对 其投入了大量人力、物力，包括制订了一系列的污染物排放标准，实行严格达标 排放，改善污水处理技术工艺等，可以说，随着科技的发展及治理方法的改良， 点源污染以得到有效控制。但治理的结果表明，单纯针对点源污染，水环境污染 的状况仍得不到明显的改善，这表明水体不仅受到点源污染，还有大量的非点源 污染物继续分散或不间断地进入水体。根据美国、日本学者的研究，即使在点源 污染全面控制( 达到零排放) 之后，江河的水质达标率仅为6 5 ，湖泊的水质达 标率为4 2 ，海域水质达标率为7 8 。1 。据调查研究发现，美国约有6 0 的河流和 5 0 的湖泊污染与非点源污染有关；已实现污水二级处理的城市，水体b o d 年负 荷约4 0 一8 0 来自降雨径流睁。由此可见，非点源污染已逐渐成为水环境的主要 污染源。 1 1 2 城市降雨径流污染定义和特点 至撞蚕湛口坐岛丕回域直工垫画隆厦丝煎置銎挂堑班筮 现在国际上提出的降雨径流污染，既有点源，又有非点源，指的是降雨径流 对地表的淋溶和冲刷作用，使大气、地表和土壤中的污染物扩散性地进入地表水 和地下水中而造成水环境污染。降雨径流污染是水环境非点源污染最主要的类型 之一，常被称为狭义非点源污染。城市降雨径流是仅次于农业面源污染源的第二 大非点源污染源”1 。 城市化的快速发展使不透水地面面积迅速增长，不透水区域极易产生径流， 即使很小降雨量也会造成严重的降雨径流污染。现在不透水地面的第一次产流已 成为降雨径流污染研究的重要内容，因为在整个降雨过程中开始排放的3 0 的水 量运送了8 0 的总污染量。早在1 9 8 1 年美国已预计城市径流带入水体的b o d 量 约相当于城市污水处理后的b o d 排放总量，而且1 2 9 种重点污染物中约5 0 在城 市径流中出现，因此，认为只强调提高点污染的控制水平而忽略面污染，特别是 城市径流污染，并不能控制水体的水质。在1 9 8 6 年美国e p a 对1 1 1 万公里河流 进行监测，发现非点源污染占污染物总量的6 5 。在1 9 9 0 年e p a 公布了不同污 染源( 如农业、工业、城市污水等) 对河流污染的贡献，其中城市径流污染占了 9 ，因此，城市降雨径流污染的威胁不容再忽视的。 由于降雨径流污染来自分散的大面积土地，它与区域的自然状况和降雨过程 密切相关，所以降雨径流污染的形成具有较大的随机性、偶然性、广泛性、污染 负荷时空变化幅度大等特点。此外，非点源污染物发生后随地表和地下径流进彳亍 复杂的迁移和转化过程( 沉降物是大气污染物经大气迁移的过程) ，迁移方式因 污染物类型而有所不同，如湿地的非点源污染研究中发现，固体颗粒、磷利农药 主要经地表径流进入湿地，而氮主要经地下径流进入湿地。与污染物迁移过程相 伴的一系列物理、化学和生物的转化过程，这些过程均因污染物、自然环境和历 时的差异而发生变化，因此，研究、控制和处理径流污染的难度相当大。 i 1 3 城市降雨径流污染特征识别及其控制管理 2 0 世纪6 0 年代中期以来，国际社会就意识到城市降雨径流污染是导致城市 水体水质退化的重要因素“。7 1 。发达国家如美国和欧盟成员国着手制订城市降雨 径流污染管理规划”，并相应开展了大量的城市降雨径流污染研究“。而要对 城市降雨径流污染进行有效控制与规划，前提工作是识别降雨径流的污染特征 f 1 1 2 奎控蚕塑 圭鱼丕匝丝直工垫画隆匝丝逋显基挂堑婴壅 1 2 城市降雨径流污染特征研究进展 1 2 1 国外城市降雨径流污染特征研究进展 城市降雨径流污染特征主要指城市下垫面( 路面、屋面、不同城市功能区) 降雨冲刷后的产污特征( 污染物负荷及其形态差异等) 、降雨径流污染物的时( 降 雨场次) 空( 空间位置) 分布规律等。 城市降雨径流污染特征可通过大量的降雨场次地表径流监测，获得城市下垫 面的产污特征和产污规律，主要包括3 个方面的内容：( 1 ) 反映城市不同土地利 用产污负荷差异的场次降雨径流污染物平均浓度( e m c s ) ；( 2 ) 城市主要下垫面 产污特征的研究，包括城市路面和城市屋面等径流污染特征的监测分析；( 3 ) 产 污规律的研究，包括降雨初始冲刷水质特征分析( f i r s tf l u s h ) 。 1 2 1 1 用于表征城市降雨径流污染特征的量化指标 ( 1 ) 降雨场次污染物平均浓度( e m c s ) 自2 0 世纪7 0 年代末以来，国际上开展了大量的城市降雨径流污染特征的监 测分析“。美国环保局( u s e p a ) 于1 9 7 9 - 1 9 8 3 年设立国家城市径流项目( n u r p ) ， 在全国多个城市开展大量的降雨场次地表径流水质监测，其核心成果即为用于表 征城市降雨径流污染程度的降雨场次污染物平均浓度( e m c s ) “。e m c 是某污染 物在某汇水区降雨径流产生的污染物总量与降雨径流总量的商，其关系式如式 ( 卜1 ) 所示： 式( 1 - 1 ) 式中，n ，q ，c i ，m 一和v ；分别是样品总数，平均径流量，降雨径流平 均污染物浓度和降雨径流中的污染物总量，是指单位时段t 的径流量。 2 0 世纪8 0 年代中期，美国地质调查局( u s g 8 ) 在美国的2 1 个地市9 7 个城 竺蛆 ，孓鲁可y鲁诬p 肼 奎擅蚕邀 堂璺三i ! j 凰撼直：e 垫堕! 隆面径速透塑垃堑翌 熊 区采集了l1 0 0 场次降雨事件，进一步获取并更新了e l c s 。近年来，c a m pd r e s s e r m c k e e ( c d m ) 开发了一个城市降雨水质数据库，将n u r p ，u s g s 和其它城市收集的 城市径流数据整合在一起“。 表卜1 列出了美国相关研究部门和项目，如美国环保局国家城市径流项目 ( n a t i o n w i d eu r b a nr u n o f fp r o g r a m ，n u r p ) ，美国地质调查局( u n i t e ds t a t e s g e o l o g i c a ls u r v e y ，u s g s ) 和国家污染物排放清除系统( n a t i o n a lp o l l u t a n t d is c h a r g ee l i m i n a t i o ns y s t e m ，n p d e s ) 对城市各土地利用降雨径流多年监测 的常见污染物的e m c s 汇总表。 表1 1 美国降雨径流监测常见污染物e m c s 汇总袁1 0 l e m c s 是城市降雨径流污染物冲积与累积过程的产物“，可反映城市降雨径 流不同土地利用的产污特征。因此，e m c s 在美国被广泛地运用于评估城市降雨 径流污染负荷和降雨管理措旋的有效性等。 此外，英国、韩国、日本、德国、意大利、法国、澳大利亚等国的学者广泛 地开展了城市降雨径流特征的研究，累积了大量的城市刁i 同下垫面( 包括路面、 屋丽及各城市功能区) 降雨场次污染物平均浓度( g m c s ) 的基础资料“”。 ( 2 ) 降雨径流初始冲刷现象( f i r s tf l u s h ) 分析 4 奎擅蚕送 圭璺丕回撼直王垫西隆厦焦远透銎挂延碰塞 降雨的初期冲刷可定义为降雨径流的初始阶段，这时降雨径流水质最差，污 染物浓度远高于降雨后期冲刷的径流污染物浓度。通过对降雨初期冲刷现象的 研究，有利于清楚地掌握降雨径流的污染规律，以便对其进行有效控制治理。降 雨的初次冲刷水质与汇水区面积、降雨强度、不透水区面积和雨前干期长度有关 【2 口 o 评价是否存在初始冲刷现 象，通常借助场次降雨累积污染 物总量与累积径流总量之比的曲 线。g e i g e r 。2 1 定义了初始冲刷为 这个曲线的起始坡度大于4 5 度， 并用偏离4 5 度的最大值的点来定 量化初始冲刷。( 如图l - i 所示) 。 s a g e t 等o ”严格定义了初始冲刷 为至少8 0 的污染物负荷在前3 0 的径流中迁移走。而d e l e t i c o ” 改用2 0 定义初始冲刷。 s a n s a l o n ea n db u c h b e r g e r ”“没 有用严格的标准来定义初始冲 累积径流量( ) 图卜1 初始冲刷( f ir s tf i u s h ) 定义 ( g e ig e r 1 9 8 7 ) 刷，仅是根据如果污染物累积曲线是在径流曲线之上即为存在初始冲刷。 初始冲刷现象在城市降雨径流的多种下垫面都有相关的研究，包括屋面径 流、路面、分流和合流制管道中的排水等。4 删。 1 2 1 2 城市降雨径流污染特征的共性、区域性和不确定性 城市降雨径流污染特征取决于累积与冲刷两个过程“。不同城市下垫面( 土 地利用) 、降雨特征、干期长度、街道清扫情况及大气干湿沉降等决定了场次降 雨城市地表径流污染物的类型、浓度、冲刷累积规律及初始冲刷现象。城市下垫 面降雨径流污染特征存在一些共性，相关的研究表明，城市合流制排水系统雨天 溢流( c s o ) 的污染物主要是与生活污水有关的耗氧污染物和病原微生物：而公路 路面径流中污染物主要是与汽车交通有关的s s 、重金属和来自汽车尾气的由于 燃料的不完全燃烧而产生的有毒有机物p a i l ( 多环芳烃) 等“”。屋面径流中污染 至拖查逛c 主璺丕回撼壹：e 垫面隆亘丝签t 盈銎挂堑婴巍 物主要是重金属”“”。我国已有的相关研究发现c o d 、s s 是屋面和路面径流的 主要污染物o ” 。 由于场次降雨城市地表径流污染物产生和迁移的过程具有多接口性，涉及多 种介质、空间和时问尺度“。清楚地掌握城市降雨径流污染特征具有挑战性。现 有的有关城市降雨径流污染特征的结论甚至存在相悖的现象。比如，据t a e b i 和d r o s t e ( 2 0 0 4 ) 在伊朗的研究。“，城市降雨径流的耗氧量浓度高于未处理的城 市污水，但。f s s 低于未处理的城市污水，高于污水处理厂处理后的出水。而据 f i e l d ( 1 9 7 7 ) 在美国的研究发现，合流制排水的b o d 5 浓度约为城市污水的一 半，分流制排水的b o d 5 则为城市污水的1 5 ；分流制排水中的s s 浓度要明显大 丁二城市污水的值。有关初始冲刷现象的研究也存在相反的结论。g u p t aa n ds a u l ( 1 9 9 6 ) ”研究发现多数的合流制管道中存在初始冲刷现象。而据s a g e t 等 ( 1 9 9 5 ) ”对7 个合流制管道1 1 7 场降雨的监测，却不存在初始冲刷的现象。 不同城市，或者即使是同一城区，不同降雨场次降雨径流污染特征也存在差 异。城市降雨径流污染特征的这种不确定性也反映了该研究的复杂性和区域性特 征。这一方面也反映了加强区域性城市如澳门城市降雨径流污染特征研究以便对 其控制管理的必要性。 下面从不同城市下垫面类型，包括路面、屋面等的城市降雨径流污染特征进 行分别综述。 1 2 1 3 城市路而径流污染特征 城市路面降雨径流往往直接排入城区湖泊水体或是海湾，甚至下渗影响地下 水体。由于城市地表如商业区、马路、停车场等聚集了一系列降雨径流的污染物， 如原油、盐分、氮、磷、有毒物质、城市垃圾、悬浮颗粒物、重金属和有机污染 物等，在降雨的过程中雨水冲刷路面污染物形成径流，通过排水管道或直接进入 江河湖泊，污染沿岸水体，美国环保局把城市降雨径流列为导致全美河流和湖泊 污染的第三大污染源。这些污染物大部分源于与汽车有关的人类活动，例如，重 金属源自各种交通工具的磨损物，如轮胎、引擎部件、刹车垫、车体生锈片、滑 润剂、燃料的燃烧物。，而汽车排放的污染物大部分都会在自然沈降或降雨淋洗 作用下迁移至水环境中，所以研究路面径流污染具有重要的环保意义。 在2 0 世纪7 0 年代和8 0 年代早期美国的联邦公路行政部门( 1 r i l w a ) 在儿 个州3 1 个公路豁测点位上进行9 9 3 场降雨事件的监测，分析研究城市路面径流 奎撞蚕 送c 圭璺丕回越吏工垫画隆亟堡逋置塑挂堑型塞 的水质特征。“，以美国环境保护局s w m m 为代表的些模型将晴天累计天数作为模 型中最主要的参数，而英国m o s q i t o 模型则认为该因素没有明显的影响，而降雨 量是影响降雨径流排污的主要因素。这些研究结果后来形成路面降雨径流的 e m c 。在对路面降雨径流主要污染物浓度特征调查的基础上，后来的研究从以下 几个方面对降雨场次城市路面径流进行了相关研究。 ( 1 ) 路面径流冲刷污染物与交通强度、降雨强度、干期长度等的关系 影响路面径流污染强度的因素很多，且多为随机性因素，所以测试结果的可 比性差，但是当降雨频繁，两场降雨的间隔时间很短或降雨历时很长时，沈积于 公路路面及漂浮于空气中的污染物已经在降雨初期被冲刷干净，此时所测得污染 物之浓度可以近似认为其仅代表着公路交通本身同步于降雨过程产生的污染。按 下式计算汽车交通在单位时间内、单位长度路面上产生的污染物量，即交通源强： q i = s c i v h 1 0 6 q i = 1 6 q i + 8 q i ( p y p z ) 式中s 一单位长度路面的面积，m 2 k m h 一降雨强度，m m h 甲一路面径流系数，甲= o 9 式( 1 - 2 ) 式( 1 - 3 ) q i - 单位长度路面汽车排污昼夜间小时源强，k g ( h k m ) c i - - 路面径流中污染物浓度，m g l q i - 单位长度路面汽车排污日均源强，k g ( d k m ) p y 一夜间小时交通量，辆i l p z 一昼间小时交通量，辆h 根据大、中、小型汽车的车身重量、体积、百公里耗油量及排污状况( 大、 中、小型车比例为3 ：2 ：1 ) 进行折算，得到小客车1 x 1 0 4 辆d 时对应的交通 源强。p i t t 和f i e l d 以城市道路k m 长度为单位，测得某城市路面径流中固体污 染物量为4 4 k g ( d k m ) ；另据西欧国家路面污染状况的资料，公路交通造成的路 面沈积主要是灰尘、p b 、z n 、h c ( 碳氢化合物) ，其日累计量见表5 7 奎撞蚕邀臼堂璺丕回撼直王垫画隆盟焦煎置銎挂堑型窒 表1 2 西欧公路交通路面污染物的累训量 h e w i t ta n dr a s h e d 研究发现o “，场次降雨的p b 和c u 浓度与干期长度存在 显着的相关关系。d e l e t i ca n dm a k s i m o v i c 在瑞典的路面汇水区出l 二| 进行连续 降雨枣件水质监测。结果显示，干期长度对路面沈积物的冲刷影响极小，但对 电导率有影响。s s 负荷主要受雨强和坡面漫流流速的影响。s h i n y a 通过无量纲 的累积分析发现”3 ，颗粒态的物质如s s 、f e 和t p ，在较大雨量时易被冲刷出来， 表现为浓度值较高。颗粒态物质的累积曲线随坡度变化明显，溶解态的物质大致 相同。由此表明溶解态污染物无论降雨状况怎样都在产生可溶态负荷。研究发现 场次降雨平均径流强度和累积径流深与累积的降雨径流污染物负荷( 除t n 外) 显示有良好的相关性，但降雨前的干期长度和干期的交通流量与累积的径流污染 物负荷无相关性。仅仅t n 与干期的长度与干期的交通流量有关，表明机动车影 响城市公路路面的氮负荷。i r i s h 等在德州a u s t i n 地区一高速公路进行降雨径 流水质监测“，研究结果表明，t s b 负荷取决于降雨特征、干期长度，油脂类负 荷的污染物取决于降雨状况，如流量和降雨过程中机动车流量。 ( 2 ) 公路汇水区降雨径流重金属及其形态 h e w i t t 和r a s h e d 在英国西北部的乡村高速公路汇水区进行降雨径流c d 、c u 、 p b 、z n 和8 个p a h 污染物的测定。“。研究发现，粒径0 4 5 u r n 以上的固相物质含 有9 0 的无机p b ，约7 0 的c u 和约5 6 的c d 。颗粒态金属与部分伴随着s s 而来 的可溶态金属存在初始冲刷现象。在降雨径流中，由污染物去除率与干期长度大 致存在一元线性回归关系。s a n s a l o n ea n db u c h b e r g e r 剐辛辛那提州一交通繁 忙的城市高速公路进行路面径流监测显示。，z n ，c d 和c u 主要以可溶态为主， 而p b 、f e 和a l 主要以颗粒结合态为主，z n 、c d 和c u 的f , m c 超出地表水的排放 8 奎擅委丛 坐璺丕回越直工垫面隆亟焦煎置銎挂堑班塞 标准。s h i n y a 等通过在高速公路监测的四场降雨路面径流进行重金属分布特征 的监测研究“。结果表明f e 和a 1 是颗粒物组成中的主要元素。c d 、c r 、c u 、m n 、 p b 和z n 多以泥沙结合态形式存在，而镍以溶解态形式存在的。 ( 3 ) 路面径流污染物的初始冲刷现象 s a n s a l o n ea n db u c h b e r g e r 研究结果显示z n 、c d 和c u 的可溶态部分在路 面侧向径流中具有强烈的初始冲刷现象，p b 在所有监测的场次中具有较弱的初 始冲刷现象“”。b a r r e t t 在德州a u s t i n 地区对m o p a c 高速公路路面径流进行监 测发现。，场次降雨初始冲刷现象较为明显，但仅存在于极少的一部分水量当中， 如果考虑了全部降雨场次，这种影响则可以忽略。s h i n y a 等结果表明“”，降雨 事件过程的污染物浓度变快明显，降雨径流所采集的第一个水样的污染物浓度最 高。认为对初始冲刷的降雨径流的治理对于水质管理而言最为有效。k i m 等从场 次降雨平均污染物浓度e m c s 和初始冲刷的影响的角度调查南加州主要公路的污 染物重量和负荷“。通过在1 9 9 9 - - 2 0 0 2 年降雨季节8 个监测点位的监测结果发 现，相对于降雨过程中的其它阶段，场次降雨初期雨水的重金属浓度较高。 ( 4 ) 降雨径流路面累积物特征分析 v a z ea n dc h i e w 对澳大利亚一城市的路面污染物累积征进行试验研究“。 研究资料表明，降雨事件以后的干期的污染物累积相对较快，但过些天后又缓慢 下来；在于期路面污染物的粒级越来越细。路面污染物冲刷取决于降雨和径流特 征；数据表明，大多数营养盐附着在细小泥沙上，要有效减少颗粒态营养盐负荷， 处理设备要消除细小颗粒( 对于t p ，粒径 沥青毡 波形瓦 石棉水泥和砂砾层。 f o r s t e r 在德国8 a y r e n t h 市的试验屋面和实际的屋顶进行了屋顶径流雨水 样的采样分析“。分析项目包括：有机微型污染物( p a h ，酚类) 、重金属和总参 堡蝗垂坚 芏璺丕回埴直工垫画醛l 蕉煎盈銎挂延婴壅 数。污染物的水平和屋面径流曲线形状取决于降雨事件和屋顶的性质。金属表面 的屋顶导致屋面径流的雨水样中含有过量的环境有害的重金属( c u ，z n ) 。由些可 以推断有必要制定一灵活的地面径流排水管理策略，并且在屋顶表